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【新闻】备份作物种子应对气候变化宽框荠

发布时间:2020-10-18 19:46:51 阅读: 来源:隔膜阀厂家

备份作物种子应对气候变化

日前,哈佛大学的研究人员称气候变化不仅会影响农作物生长,而且还会降低农作物的营养价值,尤其是小麦、玉米和稻谷。尽管有这样的担忧,科学家们认为可以培育出主食农作物的新品种,使其更好地抵御高浓度的二氧化碳或者其他气候变化。但在培育过程中,缺乏多样的植物样本是最大的挑战。

泰国木薯种植的奇迹

把泰国木薯种子与委内瑞拉1967年的种子样本杂交培育。这种新木薯可以更好地适应多样化的生长条件,对土壤质量影响较少,而且单株生产量提高适应性培育的绝佳案例是20世纪90年代初在泰国所做的实验。木薯,也称为丝兰或树薯,虽是粮食安全和农民生计的关键,却在高海拔地区种植时侵蚀土壤,并造成土壤肥力下降。经济学家担心木薯给泰国农民带来大丰收的景象将要结束。

而今天,泰国是世界上最大的农作物出口国,占据干木薯市场份额的70%以及木薯粉市场份额的90%。解决泰国这一难题的灵感来自于地球另一端。

哥伦比亚国际热带农业研究中心(缩写ciat)科学家与泰国农业大学合作,把泰国木薯种子与委内瑞拉1967年的种子样本杂交培育。这种新木薯可以更好地适应多样化的生长条件,对土壤质量影响较少,而淀粉含量也较高,这也使得单株生产量提高,农作物总产量增加。在种植木薯的收入对比中,泰国农民的收入高于其他任何一个国家的农民。

当科学家收集委内瑞拉木薯种子时并没有预想其具体用途,但他们也明白尽可能多的收集不同种类的重要性。收集了更多种类的种子后,他们也进行了更多的试验,包括抗击极端天气以及抵御疾病、害虫和干旱天气的能力,以便农作物适应未知的挑战。

急速减少的作物种类

西班牙在20世纪70年代曾有400多种瓜,而现在仅有12种。从1900年以来,印度稻米种类减少了90%,美国果蔬种类也减少了90%,许多种子只能在种子库里找到

众所周知,全球范围内都出现了生物多样性缺失,而农田里的情况是最糟糕的。比如,西班牙在20世纪70年代曾有400多种瓜,而现在仅有12种。从1900年以来,印度稻米种类减少了90%,美国果蔬种类也减少了90%。尽管减少了多少传统植物种类不得而知,但是在过去的50多年里,许多种子只能在种子库里找到。

气候变化和其他人为因素造成的环境恶化使我们逐渐失去食物供给的多样性。例如,气候学家预测全球变暖将使安第斯山脉所在的许多地方温度升高,降水量下降,这不仅会降低农业产量,而且还会影响新植物种类的产生。

气温升高将会减少作物产量,并降低其营养价值,激增的人口却还需要更多的食物。因此,我们需要种子库里的种子。

应对气候变化、害虫和疾病肆虐的关键就是保护生物多样性。农作物多样性是农业适应性的基础,也关乎今后世界人口是否能够饱腹。我们正走向一个不确定的、由气候说话的明天,在此过程中,农作物研究者还需要不断解决新问题——比如东南亚木薯近来出现的丛枝病。

专家认为,现在急需收集和保存能够支持世界粮食供给的种子,并且需要在这些粮食作物灭绝前找到它们。农作物多样性保护是未来农业应对气候变化的基础。

给种子建立“备份”库基因库中储存了12万多种传统类型的小麦以及20种野生小麦,包括许多来自干热气候的小麦种子,这也为今后改善小麦的口感提供了样本

ciat保存了大量的珍稀植物,拥有世界各地1700多个基因库中的一个,保卫着成千上万种种子、根系以及植物的其他部分。而关键在于,它们需要长期保护。ciat在提供样本给泰国研究者之前就已关注木薯种植,包括确保种子存活以及可复制性长达20多年了。

肩负长期保护的重责,全球作物多样性信托基金与同属于国际农业研究磋商组织的国际热带农业研究中心以及其他十所相关的农业研究机构合作,在基因库中长期保存了近80万个作物样本。正因为这样,泰国木薯种植的奇迹才能够一次次重现。

除此之外,信托基金也参与管理了北冰洋小岛上的斯瓦尔巴全球种子库,以便确保在发生冲突、灾难或削减研究经费的情况下,植物种子可以得到保存。这个种子库安装有自动防故障装置,用于种子的备份。

国际农业研究磋商组织基金理事会给予全球作物多样性信托基金、国际热带农业研究中心以及国际农业研究磋商组织以经济援助。而基金理事会是由国际捐赠者以及世界银行注资的。尽管40年前是世行推动了国际农业研究磋商组织的成立,但随着世界各地农作物生长条件因全球变暖而改变,适应性研究也如雨后春笋般出现。

例如,小麦提供了全球膳食中四分之一的卡路里。基因库中储存了12万多种传统类型的小麦以及20种野生小麦,包括许多来自干热气候的小麦种子,这也为今后改善小麦的口感提供了样本。通过研究这些保存下来的小麦,科学家可以找到能够抵御气候变化且产出和营养价值更高的小麦品种。

在未来,需要政府和公众携手,共同培育粮食作物,这可以大幅增加培育具有多产性和高适应性特点的农作物。为此,专家呼吁国际社会加快收集和保存野生和培育的农作物种子的进程。要知道,在农作物生产领域,任何一次由于气候变化所引起的减产都会使人类付出惨痛的代价。

稿件及图片来源:环球科学(《科学美国人》中文版)

作者:蕾切尔·凯特 翻译:张栎文

■延伸阅读

树木年轮:记录气候变化的“历史书”

据国外媒体报道,洋流可将海洋中重要的营养物质传输至浅海域,目前,科学家通过对600年前树木年轮的研究分析,发现洋流可以影响鱼类和其它海洋生物,以及如何改变海洋栖息环境。

科学家对600年前树木年轮的数据记录分析,发现美国西海岸涌升流的强度从1950年开始发生显着变化。海岸涌升流是由冬季风形成,富含营养物质的海水将冲至浅海域,这些营养物质促进阳光照射浅海域浮游生物的生长。自1950年以来,美国加州海域出现比过去5个世纪更弱的海岸涌升流,研究人员发现出现较弱海岸涌升流的年份关联着鱼类数量缓慢增长,以及海鸟较低的繁殖率。

美国德克萨斯州大学海洋科学副教授布赖恩·布拉克称,导致海岸涌升流的气候也将阻止即将登岸的风暴,这将带来干旱,导致树木发育不良。加州海岸的蓝橡树对于冬季降水尤其敏感。

树木每年都会增长形成一圈年轮,通过切开树皮观察分析树木横切面,科学家计算年轮从而确定树木的年龄。树木年轮的差异揭示着生长好季节和差季节,直径较大的年轮暗示着当年树木处于较好的生长季节。研究人员发现,树木生长和海洋生态系统健康状态存在着反向关系。

布拉克解释称,冬季我们看到树木健康生长,却发现海洋生态系统较差。海岸涌升流通常形成于冬季出现强高压天气系统,涌升流将搅动海洋营养物质层,生活在海面的浮游生物依赖于营养物质季节性汇集,这些微生物是海洋生态系统最底层生物链,它们大量繁殖将促使鱼类和海鸟数量增多。

通过对比树木年轮数据与鱼类、海鸟数量统计,研究人员发现较弱海岸涌升流与大量树木生长存在着对应关系,当时海洋中的鱼类和海鸟数量并不乐观。

美国阿肯色州大学地球科学教授、树木年轮专家大卫·斯塔勒基于年轮勘测分析,发现在过去600年里出现的10次最弱海岸涌升流中,1950年之后出现了4次,1850年之后出现了7次。

目前,这项研究报告详细信息发表在9月18日出版的《科学》杂志上。 (中国科技网)(责任编辑:董艳雪)

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